大尺度激光驱动等离子体中磁重联对非热电子与离子加速
等离子体物理
2020-12-07 v1
摘要
磁重联是一种基本的等离子体过程，被认为在空间物理与天体物理的爆发现象中产生非热粒子方面起着关键作用。高能密度设施中的实验正开始探测高 Lundquist 数与大系统尺度下重联的微观物理。我们已执行粒子在胞(PIC)模拟，以探索与激光驱动重联实验相关参数下的粒子加速。我们研究了可能很快由现有最强激光驱动器（如国家点火装置）产生的大系统尺度中的粒子加速。在这些条件下，我们展示了达到多磁岛区的可能性，其中磁岛加速占据主导。我们的结果显示了从 \textit{X} 点加速到磁岛主导加速的转变，该转变与磁岛的合并和收缩相关，进一步延展了电子粒子分布幂律尾的最大能量。我们还首次发现了驱动重联中依赖于系统尺度的非热离子加速现象，其中在足够大尺度下离子的磁化使其能被磁场约束并通过直接的 \textit{X} 点加速获得能量。在可行的实验条件下，电子和离子可达到 与 的能量。利用带二体蒙特卡洛库仑碰撞的 PIC 模拟，我们研究了碰撞性对磁岛形成与粒子加速的影响。讨论了这些结果对理解重联在空间物理与天体物理中加速粒子作用的意义。
引用
@article{arxiv.2012.02315,
title = {Nonthermal electron and ion acceleration by magnetic reconnection in large laser-driven plasmas},
author = {Samuel Totorica and Masahiro Hoshino and Tom Abel and Frederico Fiuza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.02315},
year = {2020}
}